DE1627611B1 - Process for flux-free soldering of workpieces made of a zinc-containing copper alloy - Google Patents

Process for flux-free soldering of workpieces made of a zinc-containing copper alloy

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DE1627611B1
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Germany
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copper
layer
zinc
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soldering
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Andreas Weissfloch
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008Soldering within a furnace
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/007Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of copper or another noble metal

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum flußmittelfreien Verlöten von Werkstücken aus einer Zink enthaltenden Kupferlegierung im Ofen unter Schutzgas.The invention relates to a method for flux-free soldering of workpieces made of a zinc-containing copper alloy in a furnace under protective gas.

Um eine Oxydation der Metalle während . des Lötens zu vermeiden und um auf der Lötfläche vorhandene Metalloxyde zu lösen oder zu reduzieren, damit das Lot fließen, benetzen und binden kann, verwendet man bekanntlich Flußmittel oder Schutzgase. Bei Kupfer-Zink-Legierungen, wie z. B. Messing, werden bisher überwiegend Flußmittel angewandt, da Zink durch alle sauerstoffhaltigen Bestandteile eines Schutzgases; wie z. B. Kohenmonoxyd, Kohlendioxyd und Wasserdampf, oxydiert wird. Bei der Hartlöttemperatur verdampft Zink merklich und geht in Zinkoxyd über, sobald der Zinkdampf mit Luft oder sauerstoffhaltigen Bestandteilen des Schutzgases in Berührung kommt. Das oberflächliche Verdampfen des Zinks aus dem Werkstück ist jedoch gegenüber der Oxydation des Zinks selbst das kleinere Übel. Beide Erscheinungen, das Oxydieren wie das Verdampfen sind für das Lot untragbar (Lüden, Handbuch der Löttechnik, S. 344). Will man dennoch Schutzgase anwenden, müßten diese einen äußerst hohen Reinheitsgrad vor allem hinsichtlich des Wasserdampfgehaltes aufweisen. Die zum Löten unter Schutzgas verwendeten Ofenanlagen müßten gegen den Zutritt von Luftsauerstoff abgesichert werden. Eine derartige Lotung wäre nur mit großem Aufwand durchzuführen.To prevent oxidation of metals during. of soldering to avoid and to loosen or reduce metal oxides present on the soldering surface, so that Solder can flow, wet and bind, one uses known flux or Protective gases. In the case of copper-zinc alloys, such as B. brass, are so far predominant Flux used because zinc is affected by all oxygen-containing constituents of a protective gas; such as B. Kohenmonoxyd, carbon dioxide and water vapor, is oxidized. At the brazing temperature Zinc evaporates noticeably and changes into zinc oxide as soon as the zinc vapor with air or oxygen-containing components of the protective gas comes into contact. The superficial one However, evaporation of the zinc from the workpiece is opposite to the oxidation of the zinc even the lesser evil. Both phenomena, oxidation and evaporation are unsustainable for the solder (Lüden, Handbuch der Löttechnik, p. 344). You still want to Apply protective gases, these would have to have an extremely high degree of purity, especially with regard to the water vapor content. The furnace systems used for soldering under protective gas would have to be secured against the ingress of atmospheric oxygen. Such a plumbing would only be carried out with great effort.

Die Flußmittel für das Hartlöten enthalten gewöhnlich Salze, die unvermeidbar in der gelöteten Verbindungsstelle eingeschlossen werden und in Gegenwart von Feuchtigkeit durch elektrolytische Vorgänge eine Korrosion< üfid Zerstörung der Verbindung hervorrufen. Beim Lötvorgang entwickeln sich durch chemische Reaktionen des Flußmittels mit dem Grundwerkstoff und dem Lot während des Erhitzungsvorganges Gase, die zu Lunkerbildungen in der Lötnaht führen. Nach dem Lötvorgang muß das Flußmittel durch aufwendige Spül- und Beizbehandlungere wieder entfernt werden. Zur Senkung der Löttemperatur beim Löten von temperaturempfindlichen Werkstücken ist es an sich bekannt, aus Metallgemischen und ein Eutektikum miteinander bildende Lote mit einem relativ niederen Schmelzpunkt zu verwenden (französische Patentschrift 912 441).The fluxes for brazing usually contain salts, which are inevitable become trapped in the soldered joint and in the presence of moisture Electrolytic processes cause corrosion <üfid destruction of the connection cause. During the soldering process, chemical reactions of the flux develop with the base material and the solder during the heating process gases that too Lead to the formation of cavities in the soldered seam. After the soldering process, the flux must go through expensive rinsing and pickling treatments are removed again. To lower the soldering temperature When soldering temperature-sensitive workpieces, it is known per se from metal mixtures and solders forming a eutectic with each other and having a relatively low melting point to be used (French patent specification 912 441).

Grundsätzlich ist es bekannt, die Bildung von Metallegierungen zwischen dem Lot und dem Grundwerkstoff der zu verbindenden Teile durch Überziehen der Oberfläche des Grundwerkstoffes mit einer geeigneten Metallschicht zu vermeiden, wenn Legierungen zwischen Lot und Grundwerkstoff die Lötfähigkeit ungünstig beeinflussen. So wurden beispielsweise Kupferkontakte mit Nickel plattiert, um solche Kontakte mehrfäcli- mit einem Zinn-Blei-Lot zu löten. Weiterhin ist es bekannt, Aluminium und beispielsweise Messing-, Kupfer- oder Eisenlegierungen vor dem Verlöten mit Aluminiumlot auf Zink-Blei-Zinn-Basis zu verzinnen. Stahl und Aluminium wurden verlötet, nachdem der Stahl vorher mit Kupfer oder einer Kupferlegierung und das Aluminium mit Zink oder einer Zinklegierung überzogen worden war. In. diesen Fällen diente der Metallüberzug in erster Linie dazu, bei Aluminium eine lötfähige Oberfläche herzustellen.Basically it is known that the formation of metal alloys between the solder and the base material of the parts to be connected by coating the surface of the base material with a suitable metal layer when using alloys between solder and base material have an unfavorable effect on the solderability. So were For example, copper contacts are plated with nickel in order to solder with a tin-lead solder. It is also known to use aluminum and, for example Brass, copper or iron alloys before soldering with zinc-lead-tin-based aluminum solder to tinplate. Steel and aluminum were soldered after using the steel beforehand Copper or a copper alloy and the aluminum with zinc or a zinc alloy had been coated. In. in these cases the metal coating served primarily to create a solderable surface for aluminum.

Ferner ist es im Stahlleichtbau bekannt, mit Kupfer als Lot und unter Verzicht auf jegliches Flußmittel zu arbeiten. Je nach der Gestalt der zu verlötenden Teile wird das Kupfer in Form eines gebogenen Drahtes; eines Ringes oder einer Folie, aber auch als galvanischer Auftrag auf die Werkstücke in genau bemessener Menge aufgebracht. L ü d e r : »Handbuch der Löttechnik«, S. 306, Abs. b ff. Die Teile werden sodann, gegebenenfalls mit leichtem Andruck, bis wenig über die Schmelztemperatur des Kupfers im Ofen und in Gegenwart von Schutzgas erwärmt und miteinander verlötet. Wegen der hohen Schmelzteen peratur des Kupfers ist auch dieses Verfahren zum flußmittelfreien Verlöten von aus Messing od. dgl. bestehenden Werkstücken nicht anwendbar.It is also known in lightweight steel construction, with copper as solder and under Refrain from using any flux to work. Depending on the shape of the one to be soldered Parts will be the copper in the form of a bent wire; a ring or a foil, but also as a galvanic application on the workpieces in precisely measured quantities upset. Lü d e r: "Handbuch der Löttechnik", p. 306, paragraph b ff. The parts are then, if necessary with light pressure, to a little above the melting temperature of the copper is heated in the furnace and in the presence of protective gas and soldered together. Because of the high melting temperature of copper, this process is also flux-free Soldering of workpieces made of brass or the like cannot be used.

Das Verfahren zum flußmittelfreien Verlöten von Kupfer und Zink enthaltenden Werkstücken knüpft insbesondere am letztgenannten Verfahren an und ermöglicht die flußmittelfreie Schutzgas-Ofenlötung bei einer relativ niederen Temperatur. Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren aus einer Kombination an sich bekannter Verfahrensschritte, nämlich daß man zunächst auf den zu verbindenden Flächen vor dem Löten auf chemischem oder elektrochemischem Wege eine Kupferschicht und sodann zwischen den Werkstücken eine, die Schmelztemperatur mindemde und ein Eutektikum mit Kupfer bildende Lotschicht aufbringt. Auf diese Weise werden einerseits die nachteiligen Folgen der Flußmittelverwendung und andererseits die für die Lötverbindung nachteilige Oxydation des Zinkbestandteiles der Legierung vermieden.The process for flux-free soldering of copper and zinc containing Workpieces is based in particular on the last-mentioned process and enables the Flux-free inert gas furnace soldering at a relatively low temperature. According to According to the invention, the method consists of a combination of method steps known per se, namely that you first chemical on the surfaces to be connected before soldering or electrochemically a copper layer and then between the workpieces a solder layer that lowers the melting temperature and forms a eutectic with copper brings up. In this way, on the one hand, the disadvantageous consequences of the use of flux are avoided and on the other hand, the oxidation of the zinc component, which is disadvantageous for the soldered joint the alloy avoided.

Der Arbeitsablauf einer solchen Lotung -konnte nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise wie folgt erfolgreich durchgeführt werden: Von zwei zu verlötenden Teilen, z. B. aus Messing, wurde das eine mit einer 5 Mikrore dicken Kupferschicht und das andere mit einer 6 Mikrore dicken Silberschicht oder beide zunächst mit einer Kupferschicht und eines zusätzlich mit einer Silberschicht versehen. Die Lötflächen wurden darauf aufeinandergelegt. Dabei mußte vorausgesetzt werden, daß diese Flächen der Werkstücke völlig eben sind, da die aus dem Zusammenwirken der =Kupferschicht und der Silberschicht erzeugte Lotschicht größere Lötspalte nicht ausfüllen kann. Zur Erzeugung des notwendigen leichten Druckes hat sich ein Zusammenbinden der zu verlötenden Teile mit blankem Stahldraht bewährt.The workflow of such a sounding could be carried out after another Embodiment of the invention can be carried out successfully, for example, as follows: Of two parts to be soldered, e.g. B. made of brass, the one with a 5 micron was thick copper layer and the other with a 6 micron thick silver layer or both initially with a copper layer and one with an additional silver layer Mistake. The pads were then placed on top of each other. It had to be a prerequisite be that these surfaces of the workpieces are completely flat, as the result of the interaction the = copper layer and the silver layer produced solder layer not larger solder gaps can fill out. To generate the necessary light pressure, a tie has to be used of the parts to be soldered with bare steel wire.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Verfahren zum flußmittelfreien Verlöten von Werkstücken aus einer Zink enthaltenden Kupferlegierung im Ofen unter Schutzgas, bestehend :aus einer- Kombination von zwei an sich bekannten Verfahrensschritten, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß man zunächst auf die zu verbindenden Flächen vor dem Löten auf chemischem oder elektrochemischem Wege eine Kupferschicht und sodann zwischen den zu verlötenden Werkstücken eine die Schmelztemperatur der Kupferschicht oder -schichten mindernde und ein Eutektikum mit Kupfer bildende Lotschicht aufbringt. Claims: 1. Method for flux-free soldering of workpieces of a zinc-containing copper alloy in the furnace under protective gas, consisting of: from a combination of two process steps known per se, d a d u r c h g e - indicates that you first touch the surfaces to be connected before soldering chemically or electrochemically a copper layer and then between the workpieces to be soldered a the melting temperature of the copper layer or -Layer-reducing and a eutectic with copper-forming solder layer applies. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelle der Kupferschicht auf einer der zu verbindenden Flächen auf chemischem oder elektrochemischem Wege eine Silber- Schicht aufgebracht wird, die gleichzeitig das Lot bildet. 2. The method according to claim 1, characterized in that in place of the copper layer on one of the surfaces to be connected chemically or electrochemically a silver Layer is applied, which at the same time the solder forms. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicken der Kupfer-und der Silberschicht etwa 5 bis 6 Mikron betragen.3. The method according to claim 2, characterized in that the layer thicknesses the copper and silver layers are about 5 to 6 microns.
DE19671627611D 1967-12-22 1967-12-22 Process for flux-free soldering of workpieces made of a zinc-containing copper alloy Pending DE1627611B1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109894397A (en) * 2019-03-26 2019-06-18 浪潮商用机器有限公司 The cleaning method of scaling powder in a kind of pcb board

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR912441A (en) * 1945-02-27 1946-08-08 Celtiques Ets Improvement in the diffusion welding process

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